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石英晶體振蕩線路誤差來源及其回路分析

閱讀:712        發(fā)布時間:2016-5-26

振蕩線路回路分析的目的: 

一個晶體振蕩電路必然會存在一定范圍的誤差,問題是如何了解這個誤差范圍,并將誤差值控制在zui小的范圍以內(nèi)。 

振蕩電路主要有三種誤差來源: 

*種:石英晶體單元本身就存在有不同的精度(也就是容許誤差)。 

第二種:誤差來源是石英晶體的溫度特性,也就是頻率隨溫度變化會出現(xiàn)偏差的現(xiàn)象。


第三種:誤差來源來自振蕩電路上的外圍元器件配置,這些組件包括石英晶體、半導(dǎo)體IC、外圍電阻/電容,以及PCB走線。

圖二 標準的振蕩線路配置圖(圖片提供:Epson Toyocom) 
(一般外圍線路以半導(dǎo)體廠商在規(guī)格書中的建議為主,當然也會有例外。)

進行振蕩電路回路分析的目的,就是為了檢視石英晶體在整個振蕩電路中是否得到理想的匹配。透過回路分析,研發(fā)人員可以在電路設(shè)計階段就了解石英晶體振蕩電路的匹配狀況,避免在量產(chǎn)后才發(fā)生問題,因為再更改設(shè)計很不容易。 

回路分析要點 

振蕩電路回路分析包含三個基本的面向,介紹如下: 

1.頻率容許誤差(Frequency Tolerance)的量測: 

頻偏誤差的計算公式如下: 

頻偏誤差=(量測頻率值–中心頻率值)/中心頻率值x 1,000,000(得出的單位為ppm)。 

2. 驅(qū)動功率(D.L.,Driver Level): 

計算公式為:    P (uW)= I^2 x Re 

3. 負性阻抗(也稱為起振余量):-R 

負性阻抗代表振蕩線路的起振余量狀況,也就是這個電路的健康度,即石英晶體在驅(qū)動下容不容易被起振。負性阻抗的判斷基本值是石英晶體zui大ESR值的3~5倍。 

實際操作的時候主要改變負載電容的匹配,那么我們來看一下負載電容和各項參數(shù)的關(guān)系:

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